CN115287408A - 一种高锰钢钢包顶渣改质剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高锰钢钢包顶渣改质剂，原料组成按重量百分比计：金属镁颗粒：3％～5％；铝丝：10％～25％；活性石灰：40％～60％；硼酐石：5％～10％；硅灰石：12％～30％。制备方法，步骤1：金属镁粉钝化处理，制备金属镁颗粒；步骤2：将硅灰石、硼酐石、活性石灰分别破碎并烘干；步骤3：钝化处理后的金属镁粉与破碎后的硅灰石、硼酐石、活性石灰混匀；步骤4：向步骤3混匀的物料中加入铝丝；步骤5：加入铝丝的混合物料进行压球处理；步骤6：球状成品烘烤处理；步骤7：干燥环境下，密封包装。本发明改质剂能够稳定高锰钢中锰成分波动，钢包中锰含量满足目标成分要求的合格罐次提高至98％以上。
Description
技术领域
本发明涉及冶炼领域，特别涉及高锰钢钢包顶渣改质剂。
背景技术
液化天然气(LNG)超低温容器用9Ni钢需求量每年大约在60万吨左右，需求量很大。由于传统9Ni钢生产成本过高，为此急需开发出新型低成本、高质量的节镍钢替代9Ni钢。由于高锰钢中锰含量非常高，钢液在钢包盛装过程中，在钢-渣界面发生反应，使部分锰发生氧化进入到了钢包的顶渣当中，增加了钢包顶渣氧化性。这不仅会引起了钢中锰成分波动，对稳定控制成分不利，而且钢包顶渣中锰氧化物增高后，还会对钢包的渣线耐材有很强的浸蚀作用，降低了钢包的使用寿命，同时为了防止锰成分不合，需要将钢液中的锰往上限控制，以抵消锰烧损，这会加大锰合金的用量，增加了生产成本。
为了稳定钢包中高锰钢的成分，同时防止顶渣对钢包的浸蚀以及减少合金的使用量降低生产成本，需要开发一种用于高锰钢的钢包顶渣改质剂。
申请号为201310720254.6的专利公开了一种钢包改质剂，其特征是由下列原料组分按重量百分比配制而成的混合物，工业盐7～15％、萤石15～20％、白灰45～65％、膨润土5～10％、工业淀粉5～10％、防暴纤维3～5％。从其成分组成上看，该钢包改质剂主要是为了降低钢包顶渣的熔点和黏度，防止顶渣粘包而设计的成分。对于高锰钢来说，钢包顶渣中氧化性高，成分控制不稳以及对耐材浸蚀等问题，该钢包顶渣改质剂由于没有配加起到还原作用的成分，显然无法解决高锰钢中钢包顶渣存在的问题。
申请号为201410243242.3的专利公开了一种新型钢包改质剂，其特征是该改质剂由下述成分混合而成，按照质量计，活性石灰70～80份、钠长石5～30份、萤石5～30份。该钢包顶渣改质剂从成分上看，主要是提高了活性石灰的含量，即钢包顶渣改质剂的碱度比较高，对于去除钢中有害的硫、磷等成分具有一定的效果，但是对于降低钢包顶渣的氧化性，防止钢液中锰氧化后向渣中扩散而引起成分波动的作用是无法实现的，因为此顶渣改质剂中不含有对钢包顶渣起到还原作用的成分组元。
《东北大学学报》期刊2009年第9期一篇题为“AI-Ca质钢包渣改质剂应用试验研究”的论文对AI-Ca质钢包渣改质剂进行了分析研究，设计出了一种钢包改质剂，其成分按其重量百分比(CaC2+Al)70～90％、CaO10～30％。该钢包顶渣改质剂从成分组成上看，虽能够起到降低钢包顶渣氧化性，但是对于稳定高锰钢成分波动的效果不是很理想，因为该钢包顶渣改质剂在与顶渣当中的氧化物(MnO)发生反应时，会生成大量的高熔点化合物，钢包顶渣容易结块，恶化了渣-钢界面反应的动力学条件，同时反应后的生成的锰难以扩散到钢液当中。另外，电石反应过程中会产生大量的烟气，不利于清洁生产，CaC2当中的部分C也会进入到钢液当中，引起成分波动。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种一种高锰钢钢包顶渣改质剂及制备方法，稳定高锰钢中锰成分波动，提高高锰钢成分合格率；同时也能够降低高锰钢钢包顶渣对钢包的侵蚀，提高钢包的使用寿命。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种高锰钢钢包顶渣改质剂，原料组成按重量百分比计：金属镁颗粒：3％～5％；铝丝：10％～25％；活性石灰：40％～60％；硼酐石：5％～10％；硅灰石：12％～30％。
一种高锰钢钢包顶渣改质剂的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1：金属镁粉钝化处理，制备金属镁颗粒；
步骤2：将硅灰石、硼酐石、活性石灰分别破碎并烘干；
步骤3：钝化处理后的金属镁粉与破碎后的硅灰石、硼酐石、活性石灰混匀；
步骤4：向步骤3混匀的物料中加入铝丝；
步骤5：加入铝丝的混合物料进行压球处理；
步骤6：球状成品烘烤处理；
步骤7：干燥环境下，密封包装。
步骤1金属镁粉采用-200目轻烧氧化镁粉结合变压器油包覆方式进行钝化处理，得到金属镁颗粒，金属镁颗粒钝化层厚度控制在50～100μm，金属镁颗粒的金属镁含量控制在96％以上，金属镁颗粒的高温阻燃时间要求在1000℃时不低于5s，金属镁颗粒粒径控制在1～4mm。
步骤2中硅灰石、硼酐石破碎成0.5～2mm，活性石灰破碎成0.3～1mm。
步骤4中铝丝的直径为0.5～2mm，长度为10～30mm。
步骤5加入铝丝的混合物料压球机压制成直径为10～30mm的物料球。
步骤6烘烤温度控制在50～100℃的温度下烘烤5～10h。
步骤7环境湿度小于5％。
一种高锰钢钢包顶渣改质剂，用于按重量计锰含量在5％～30％的高锰钢。
各配料的冶金作用如下：
金属镁和铝为强还原剂，能够与顶渣中氧化锰快速发生氧化还原反应，防止钢中锰成分损失，同时在反应过程中还能产生大量的反应热，有利于防止钢液温降，此外镁铝氧化物还能够防止钢包耐材侵蚀。虽然生成的镁氧化物、铝氧化物能够与硅灰石中的二氧化硅生成低熔点化合物，但是为了进一步降低顶渣改质剂的熔点，为还原后的锰向钢液中扩散提供了有利条件，有效的保证了钢液中锰成分的稳定性又配加了一定比例的硼酐石。添加活性石灰主要目的是提高改质剂的碱度，有利于下道工序进行深脱硫处理。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
高锰钢钢包顶渣改质剂中加入的镁与铝是强还原剂，在加入到高锰钢液当中后，会与高锰钢的顶渣中氧化锰快速发生氧化还原反应，并产生大量的反应热，能够有利于反应过程中生成的氧化镁、氧化铝与硅灰石中的二氧化硅硼酐石中的氧化硼及石灰形成低粘度低熔点相，为锰向钢液中扩散提供了有利条件，有效的保证了钢液中锰成分的稳定性。此外，加入的镁发生反应后生成的氧化镁滞留在钢包顶渣当中后，能够大幅减轻钢包顶渣对钢包渣线砖的侵蚀，起到了提高钢包使用寿命的效果。
由于以往为了防止锰成分不合，通常将钢液中的锰含量往上限控制，无疑会加大合金用量，通过本钢包顶渣改质剂稳定了钢中锰的波动，可以将成分控制在中下限，生产过程中，可以节约锰合金的使用量。
本发明改质剂能够稳定高锰钢中锰成分波动，钢包中锰含量满足目标成分要求的合格罐次提高至98％以上。可以提高钢包的使用寿命，可将用于生产高锰钢的钢包寿命平均提高10次，大幅降低了生产成本。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所得到的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高锰钢钢包顶渣改质剂，原料组成按重量百分比计：金属镁颗粒：3％～5％；铝丝：10％～25％；活性石灰：40％～60％；硼酐石：5％～10％；硅灰石：12％～30％。
一种钢包顶渣改质剂的具体制备方法，按照下述步骤进行：
1)金属镁粉钝化处理：由于金属镁粉在空气中极易氧化，甚至处理不当发生爆炸，为此需要对金属镁粉进行钝化处理。金属镁粉采用-200目轻烧氧化镁粉结合变压器油包覆方式进行钝化处理，制得金属镁颗粒；钝化后的金属镁颗粒的高温阻燃时间要求在1000℃时不低于5s，钝化层厚度控制在50～100μm，钝化后的金属镁含量要控制在96％以上。为了使金属镁粉在改质剂中更均匀，要求钝化后的金属镁颗粒控制在1～4mm；
2)将硅灰石与硼酐石破碎成0.5～2mm粉末状，并将其放入到烘烤炉内，在200～300℃范围内烘烤3小时以上，保证物料充分的干燥；
3)将活性石灰破碎成0.3～1mm粉末状，并将其放入到烘烤炉内，在,300～500℃范围内烘烤3小时以上，保证物料充分的干燥；
4)将钝化后的金属镁粉与活性石灰、硅灰石粉末、硼酐石粉末按相应的重量比例进行混匀处理；
5)向混匀的物料中加入相应重量比例的铝丝，为了能够在后道工序中，提高钢包顶渣改质剂的物料块的强度，将物料组成中的铝加工成丝状，要求铝丝的直径为0.5～2mm，长度为10～30mm；
6)为了防止在运输及使用过程中各物料组成因密度不同而发生组分偏析影响使用效果，将步骤(4)中加入铝丝的均匀混合物料进行压块工艺处理，通过压球机压制成直径为10～30mm的物料球；
7)为了防止在混料及压球过程中，活性石灰吸潮，对压制好的物料球需要进行烘烤处理，为了防止物料球在烘烤过程中发生破裂粉化，影响使用质量，烘烤温度控制在50～100℃的温度下烘烤5～10h；
8)物料球烘烤后，要求在空气湿度小于5％的干燥环境下，对物料球进行密封包装收集，完成高锰钢钢包改质剂的制备。
实施例1
一种钢包顶渣改质剂，成分按其重量配比：金属镁粉：3.5％；铝丝：15.5％；活性石灰：48％；硼酐石：6％；硅灰石：27％。
具体制备方法：
1)金属镁粉钝化处理：金属镁粉采用-200目轻烧氧化镁粉结合变压器油包覆方式进行金属镁粉钝化，制备金属镁颗粒，金属镁颗粒钝化层平均厚度为75μm，金属镁颗粒的高温阻燃时间要求在1000℃时不低于5s，金属镁含量为96.5％，金属镁粉颗粒平均粒径2.5mm；
2)将硅灰石与硼酐石破碎成0.5～2mm粉末状，并将其放入到烘烤炉内，在240℃温度下烘烤4小时；
3)将活性石灰破碎成0.3～1mm粉末状，并将其放入到烘烤炉内，在350℃范围内烘烤4小时；
4)将钝化的金属镁粉与活性石灰、硅灰石粉末、硼酐石粉末按给出的重量比例进行混匀处理；
5)向混匀的物料中加入相应重量比例的铝丝，要求铝丝的直径为0.5～2mm，长度为10～30mm；
6)将步骤(4)中加入铝丝的均匀混合物料进行压块工艺处理，通过压球机压制成直径为10～30mm的物料球；
7)对压制好的物料球需要进行烘烤处理，烘烤温度控制在80℃的温度下烘烤6小时；
8)物料球烘烤后，要求在空气湿度小于5％的干燥环境下，对物料球进行密封包装收集，完成高锰钢钢包改质剂的制备。
实施例2
一种钢包顶渣改质剂，成分按其重量配比：金属镁粉：4％；铝丝：18％；活性石灰：55％；硼酐石：8％；硅灰石：15％。
具体制备方法：
1)金属镁粉钝化处理：金属镁粉采用-200目轻烧氧化镁粉结合变压器油包覆方式进行金属镁粉钝化，制备金属镁颗粒，金属镁颗粒的高温阻燃时间要求在1000℃时不低于5s，金属镁颗粒钝化层平均厚度85μm，钝化后的金属镁含量要控制为97.5％，钝化后的金属镁颗粒平均粒径2.0mm；
2)将硅灰石与硼酐石破碎成0.5～2mm粉末状，并将其放入到烘烤炉内，在260℃温度下烘烤5小时；
3)将活性石灰破碎成0.3～1mm粉末状，并将其放入到烘烤炉内，在400℃范围内烘烤5小时；
4)将钝化的金属镁粉与活性石灰、硅灰石粉末、硼酐石粉末按给出的重量比例进行混匀处理；
5)向混匀的物料中加入相应重量比例的铝丝，要求铝丝的直径为0.5～2mm，长度为10～30mm；
6)将步骤(4)中加入铝丝的均匀混合物料进行压块工艺处理，通过压球机压制成直径为25mm的物料球；
7)对压制好的物料球需要进行烘烤处理，烘烤温度控制在90℃的温度下烘烤5小时；
8)物料球烘烤后，要求在空气湿度小于5％的干燥环境下，对物料球进行密封包装收集，完成高锰钢钢包改质剂的制备。
高锰钢钢包顶渣改质剂，用于按重量锰含量在5％～30％的高锰钢。
实施例1-2用在锰含量为25％的高锰钢生产上，为了比较效果各钢包改质剂在相同工艺条件下都进行了试生产，在相同工艺条件下与原有钢包顶渣改质剂的比较效果如下：
尽管已经示出和描述了本发明的实施例子，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和基本精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种高锰钢钢包顶渣改质剂，其特征在于，原料组成按重量百分比计：金属镁颗粒：3％～5％；铝丝：10％～25％；活性石灰：40％～60％；硼酐石：5％～10％；硅灰石：12％～30％。
2.根据权利要求1所述的一种高锰钢钢包顶渣改质剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：金属镁粉钝化处理，制备金属镁颗粒；
步骤2：将硅灰石、硼酐石、活性石灰分别破碎并烘干；
步骤3：钝化处理后的金属镁粉与破碎后的硅灰石、硼酐石、活性石灰混匀；
步骤4：向步骤3混匀的物料中加入铝丝；
步骤5：加入铝丝的混合物料进行压球处理；
步骤6：球状成品烘烤处理；
步骤7：干燥环境下，密封包装。
3.根据权利要求2所述的所述的一种高锰钢钢包顶渣改质剂的制备方法，其特征在于，步骤1金属镁粉采用-200目轻烧氧化镁粉结合变压器油包覆方式进行钝化处理，得到金属镁颗粒，金属镁颗粒钝化层厚度控制在50～100μm，金属镁颗粒的金属镁含量控制在96％以上，金属镁颗粒的高温阻燃时间要求在1000℃时不低于5s，金属镁颗粒粒径控制在1～4mm。
4.根据权利要求2所述的所述的一种高锰钢钢包顶渣改质剂的制备方法，其特征在于，步骤2中硅灰石、硼酐石破碎成0.5～2mm，活性石灰破碎成0.3～1mm。
5.根据权利要求2所述的所述的一种高锰钢钢包顶渣改质剂的制备方法，其特征在于，步骤4中铝丝的直径为0.5～2mm，长度为10～30mm。
6.根据权利要求2所述的所述的一种高锰钢钢包顶渣改质剂的制备方法，其特征在于，步骤5加入铝丝的混合物料压球机压制成直径为10～30mm的物料球。
7.根据权利要求2所述的所述的一种高锰钢钢包顶渣改质剂的制备方法，其特征在于，步骤6烘烤温度控制在50～100℃的温度下烘烤5～10h。
8.根据权利要求2所述的所述的一种高锰钢钢包顶渣改质剂的制备方法，其特征在于，步骤7环境湿度小于5％。
9.根据权利要求1所述的一种高锰钢钢包顶渣改质剂，其特征在于，用于按重量计锰含量在5％～30％的高锰钢。
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